Уменьшение нагрева трансформаторов маломощных блоков питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

При самостоятельном изготовлении маломощных радиоэлектронных устройств с питанием от сети радиолюбители часто сталкиваются с такой ситуацией, когда сетевой трансформатор оказывается единственным заметно нагревающимся элементом устройства, рассеивающим в виде тепла мощность, иногда в несколько раз превышающую полезную. Все дело в том, что трансформаторы промышленного изготовления, имеющие подходящие габариты и напряжение, иногда выполнены так "экономно", что даже ток холостого хода вызывает их повышенный нагрев.

Особенно часто этот недостаток имеют трансформаторы, изготовленные в Юго-Восточной Азии [1]. Они более подходят для стран, где используется сетевое напряжение 220 В с частотой 60 Гц, но для нормальной работы в сети с частотой 50 Гц число витков сетевой обмотки оказывается недостаточным.

На рис. 1 показана зависимость тока холостого хода от сетевого напряжения некоторых трансформаторов. Кривая 1 соответствует трансформаторам от универсальных адаптеров "SANWALL" и "BELLSONIC" мощностью 5 Вт, с максимальным током нагрузки 300 мА, выходным напряжением 3...12 В, имеющим магнитопроводы сечением 1,4 см2. Для сравнения, кривые 2 и 3 - трансформаторы отечественного производства ТП - 133 и ТП - 321, у которых площадь поперечного сечения магнитолроводов 2 и 1,6 см2 соответственно.

Учитывая, что сетевое напряжение, особенно в городах, может длительное время превышать 235 В, а увеличение напряжения выше номинального вызывает непропорционально большое увеличение тока холостого хода, к использованию таких трансформаторов, особенно в устройствах, предназначенных для длительной работы без присмотра (таймеры, терморегуляторы, антенные усилители и т. п.), следует подходить весьма осторожно.

Выход в этой ситуации есть. Необходимо включить активное или реактивное балластное сопротивление в цепь первичной обмотки сетевого трансформатора для уменьшения на ней напряжения на 20...30 В. Ток холостого хода и нагрев трансформатора заметно уменьшатся. Конечно, при этом снижаются вторичное напряжение и мощность трансформатора. Однако, если мощность, потребляемая устройством, намного меньше габаритной мощности трансформатора, то это вполне допустимо.

Обычно в таких целях используют резисторы или конденсаторы [2]. Основной недостаток резистивного балласта - его нагрев, что ограничивает область применения подобного метода. Причем напряжения на первичной обмотке малонагру-женного трансформатора и на резисторе имеют разные фазы (сдвиг фаз может доходить до 70...80 град.), поэтому напряжение на резисторе обычно выше ожидаемого. Например, при напряжении в сети 220 В и на первичной обмотке не-нагруженного трансформатора 195 В напряжение на резисторе может доходить до 45 В. Когда нагрузка трансформатора увеличивается до значений, близких к номинальному, сдвиг фаз уменьшается почти до нуля.

Емкостный балласт практически не выделяет тепла, но как показывает практика, конденсаторы наиболее целесообразно применять, когда напряжение на обмотках трансформатора нужно уменьшить более чем на 25...30 %. В любом случае, если используются конденсаторы, необходимо убедиться, что при изменении нагрузки и питающего напряжения в цепи первичной обмотки не возникает резонансных явлений, когда напряжение на трансформаторе может резко увеличиться [3].

В случае использования индуктивного балласта подобных явлений не возникает, поскольку фазы напряжений практически одинаковы, тепло выделяется только на активном сопротивлении обмотки балласта, которое в несколько раз меньше, чем у эквивалентного балластного резистора.

В качестве индуктивных балластов удобно применять электромагнитные реле постоянного тока на рабочее напряжение более 20 В, например, РСМ, РЭС6, РЭС9, РЭС22 и т. д. Чтобы уменьшить их габариты, реле можно разобрать и использовать только катушку с магнитопро-водом. Для устранения дребезга якорь реле следует зафиксировать в притянутом состоянии подгибанием или с помощью заостренной спички и клея. При выборе реле необходимо учитывать максимальный ток в первичной цепи трансформатора, который не должен превышать номинального рабочего тока реле.

Кривая 4 на рис. 1 показывает изменение тока холостого хода трансформатора (зависимость 1 на рис. 1) с индуктивным балластом (реле РСМ-2 на напряжение 24 В с сопротивлением обмотки 750 Ом, номинальный рабочий ток 35 мА). На рис. 2 показаны нагрузочные характеристики того же трансформатора (напряжение на выходе выпрямителя с фильтром): кривая 1 - без балласта; 2 - с индуктивным балластом (реле РСМ-2); 3 - с эквивалентным (для тока нагрузки 20 мА) резистивным балластом - резистором сопротивлением 3 кОм и мощностью 4 Вт.

Большая нагрузочная способность трансформатора с индуктивным балластом по сравнению с эквивалентным резистивным объясняется, видимо, уменьшением индуктивности балласта из-за насыщения магнитопровода при увеличении протекающего тока. Это заметно по характерному изменению кривизны зависимости 2 по отношению к графикам 1 и 3 при токе нагрузки 150...200 мА.

Литература

1. Бирюков С. Сетевые адаптеры. - Радио, 1998, № 6, с. 66, 67.
2. Бирюков С. Подключение малогабаритных выносных 120-вольтных блоков питания к сети 220 В. - Радио, 1998, № 7, с. 49, 54.
3. Садовсков Б. Трансформаторные блоки с балластным конденсатором. - Радио, 2000, № 1, с. 40, 41.

Автор: В.Андреев, г.Тольятти Самарской обл.

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Ноутбук Acer Predator Helios 18P AI 04.09.2025 Компания Acer представила Predator Helios 18P AI - флагманскую модель, сочетающую вычислительные ресурсы корпоративного уровня и игровые технологии последнего поколения. Главная особенность устройства кроется в его гибридной направленности. Модель Predator Helios 18P AI (PH18P-73) может использоваться как креативными специалистами, так и геймерами, которым важна высокая скорость отклика и графическая точность. В максимальной комплектации ноутбук оборудован процессором Intel Core Ultra 9 285HX с поддержкой Intel vPro. Это решение не только обеспечивает высокую производительность, но и дает корпоративный уровень защиты данных, что делает модель подходящей для задач бизнеса. Объем оперативной памяти достигает внушительных 192 ГБ ECC, что по сути выводит ее на уровень серверных решений. Не менее впечатляющей выглядит графическая часть. Ноутбук оснащается видеокартой NVIDIA GeForce RTX 5090 Laptop GPU, которая способна развивать производительность до 1824 AI TOPS и поддерживает современные технологии рендеринга, включая DLSS 4. Хранилище данных можно расширить до 6 ТБ, используя SSD PCIe Gen 5, что открывает широкие возможности для хранения массивов мультимедиа и сложных проектов. Экран устройства заслуживает отдельного внимания. 18-дюймовая Mini LED-панель формата 16:10 имеет разрешение 4K WQUXGA и частоту обновления 120 Гц. Яркость HDR достигает 1000 нит, цветовой охват полностью покрывает пространство DCI-P3, а время отклика составляет всего 3 миллисекунды. Такой дисплей одинаково хорошо подходит как для игр с насыщенной графикой, так и для профессиональной работы с цветом. Сложное "железо" требует эффективного охлаждения, и здесь Acer использовала комбинацию передовых технологий. Система основана на двух металлических вентиляторах AeroBlade шестого поколения с ультратонкими лопастями толщиной 0,05 мм, тепловых трубках векторного типа и термопасте на основе жидкого металла. Такой подход позволяет поддерживать стабильную работу при максимальных нагрузках. Подключение периферии также не вызывает затруднений. В корпусе предусмотрены два разъема Thunderbolt 5 Type-C, три порта USB Type-A, выход HDMI 2.1 и картридер SD. За сетевое взаимодействие отвечает контроллер Killer Ethernet E5000B, а беспроводные стандарты Wi-Fi 7 и Bluetooth 5.4 гарантируют высокую скорость связи. Аудиосистема DTS:X Ultra с шестью динамиками обеспечивает объемное звучание, а видеосвязь реализована через веб-камеру Full HD с ИК-датчиком. Несмотря на внушительное "начинка", ноутбук сохранил относительно компактные размеры: его корпус имеет габариты 400,96 х 307,9 х 17,3-29,55 мм при весе 3,5 кг. Управление режимами работы и настройкой параметров осуществляется через фирменное приложение PredatorSense v5.0, которое позволяет детально регулировать производительность системы. Стоимость Predator Helios 18P AI на европейском рынке составляет 4999 евро.

Другие интересные новости:

▪ Боевой робот управляется через спутник

▪ Светодиоды MF-5060

▪ DC/DC-преобразователи NSD-10 и NSD-15 для установки на плату

▪ Новая стадия эволюции человека

▪ Экзоскелет Hypershell ProX

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана и безопасность. Подборка статей

▪ статья Враг не дремлет. Крылатое выражение

▪ Какие были итоги Первой мировой войны? Подробный ответ

▪ статья Слюногон аптечный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Кварцевый генератор для малоактивных резонаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощный блок питания, 220/32 вольт 1000 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026